所有的氧氣傳感器都是自身供電，有限擴(kuò)散，其金屬-空氣型電池由空氣陰極，陽(yáng)極和電解液組成。氧氣傳感器簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是一個(gè)密封容器(金屬的或塑料的容器)，它里面包含有兩個(gè)電極:陰極是涂有活性催化劑的一片PTFE(聚四氟乙烯)，陽(yáng)極是一個(gè)鉛塊。這個(gè)密封容器只在頂部有一個(gè)毛細(xì)微孔，允許氧氣通過(guò)進(jìn)入工作電極。兩個(gè)電極通過(guò)集電器被連接到傳感器表面突出的兩個(gè)引腳，而傳感器通過(guò)這兩個(gè)觸角被連接到所應(yīng)用的設(shè)備上。傳感器內(nèi)充滿(mǎn)電解質(zhì)溶液，使不同種離子得以在電極之間交換(參見(jiàn)圖1)。

圖1 氧氣傳感器結(jié)構(gòu)示意圖

進(jìn)入傳感器的氧氣的流速取決于傳感器頂部的毛細(xì)微孔的大小。當(dāng)氧氣到達(dá)工作電極時(shí)，它立刻被還原釋放出氫氧根離子:O2 + 2H2O + 4e- -> 4OH-這些氫氧根離子通過(guò)電解質(zhì)到達(dá)陽(yáng)極(鉛)，與鉛發(fā)生氧化反應(yīng)，生成對(duì)應(yīng)的金屬氧化物。2Pb + 4OH- --> 2PbO + 2H2O + 4e-上述兩個(gè)反應(yīng)發(fā)生生成電流，電流大小相應(yīng)地取決于氧氣反應(yīng)速度(法拉第定律)，可外接一只已知電阻來(lái)測(cè)量產(chǎn)生的電勢(shì)差，這樣就可以準(zhǔn)確測(cè)量出氧氣的濃度。電化學(xué)反應(yīng)中，鉛極參與到氧化反應(yīng)中，使得這些傳感器具有一定的使用期限，一旦所有可利用的鉛*被氧化，傳感器將停止運(yùn)作。通常氧氣傳感器的使用壽命為1-2 年，但也可以通過(guò)增加陽(yáng)極鉛的含量或限制接觸陽(yáng)極的氧氣量來(lái)延長(zhǎng)傳感器的使用壽命。

毛細(xì)微孔氧傳感器和氧分壓傳感器城市技術(shù)生產(chǎn)的氧氣傳感器根據(jù)進(jìn)入傳感器的氧氣的擴(kuò)散方式的不同分為兩種，一種是在傳感器頂部設(shè)有一毛細(xì)微孔，而另一種設(shè)有一層固體薄膜允許氣體通過(guò)。細(xì)孔傳感器測(cè)量的是氧氣濃度，而固體薄膜傳感器測(cè)量的是氧氣的分壓。細(xì)孔傳感器產(chǎn)生的電流反映的是被測(cè)氧氣的體積百分比濃度，與氣體總壓力無(wú)關(guān)。但當(dāng)氧氣壓力瞬間發(fā)生變化時(shí)，傳感器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬間電流，如果沒(méi)有控制好就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。同樣的問(wèn)題在傳感器受到重復(fù)壓力脈沖時(shí)也會(huì)出現(xiàn)，例如進(jìn)入傳感器的氣體是抽運(yùn)式的。對(duì)這個(gè)現(xiàn)象的解釋如下所示:

壓力瞬變當(dāng)細(xì)孔氧氣傳感器遇到急劇增壓或減壓，氣體將被迫通過(guò)細(xì)孔柵板(大流量)。氣體的增加(或減少)產(chǎn)生了一個(gè)瞬變電流信號(hào)。一旦情況重新穩(wěn)定不再有壓力脈沖，瞬變即告結(jié)束。所有細(xì)孔氧氣傳感器都采用了抗大流量機(jī)制，見(jiàn)圖2。根本上來(lái)說(shuō)，可以增加一個(gè)PTFE 抗大流量薄膜來(lái)減弱壓力變化帶來(lái)的瞬變影響。這層薄膜用一個(gè)金屬蓋或塑料蓋緊緊固定在細(xì)孔上，這個(gè)設(shè)計(jì)可以很大程度上減少信號(hào)的瞬間變化影響。

圖2 – 傳感器毛細(xì)管上的流速膜

但某些壓力變化產(chǎn)生的瞬變力量超過(guò)了這種設(shè)計(jì)允許的范圍，特別是使用抽取式儀器對(duì)傳感器輸送氣體的設(shè)備。某些泵產(chǎn)生的氣體對(duì)氧傳感器造成持續(xù)的壓力脈沖，人為地增強(qiáng)了信號(hào)。在這種情況下，有必要在傳感器外設(shè)計(jì)一個(gè)氣體膨脹室減小對(duì)傳感器的壓力脈沖。

部分分壓型氧傳感器毛細(xì)微孔控制氣體擴(kuò)散并不是只有控制氧氣進(jìn)入傳感器的方法，我們還可以使用一個(gè)非常薄的塑料薄膜覆蓋在傳感器頂部，使氧氣分子分散之后再能進(jìn)入傳感器(圖3)。

圖3 – 固態(tài)膜 (分壓) 氧氣傳感器

氧氣進(jìn)入工作電極的流量由通過(guò)薄膜的氧氣的分壓決定。這意味著,傳感器的輸出信號(hào)與混合氣體中氧氣的分壓是成比例的。大氣壓的變化將導(dǎo)致傳感器輸出電流的相應(yīng)變化。如果使用抽取式氣體輸送，在設(shè)備的設(shè)計(jì)階段就必須確保脈沖作用力不會(huì)對(duì)傳感器造成影響。線(xiàn)性關(guān)系從細(xì)孔氧氣傳感器傳出的信號(hào)是非線(xiàn)性的，與氧濃度(c)有如下關(guān)系:Signal = constant * ln [ 1/(1-C) ]實(shí)際上，傳感器的輸出呈線(xiàn)性上升，直至氧氣濃度超過(guò)30%時(shí)才出現(xiàn)偏差，給測(cè)量帶來(lái)困難。而分壓傳感器的線(xiàn)性輸出可以達(dá)到*氧氣(或1.0氧氣濃度百分比)。溫度細(xì)孔和薄膜氧氣傳感器對(duì)對(duì)溫度的變動(dòng)都是敏感的，但敏感程度不同。溫度對(duì)細(xì)孔氧氣傳感器的影響相對(duì)較小，通常溫度從+20°C到–20°C會(huì)導(dǎo)致輸出信號(hào)損失10%。相對(duì)的，溫度對(duì)薄膜氧氣傳感器的影響要大得多，氣體擴(kuò)散通過(guò)薄膜是一個(gè)活動(dòng)的過(guò)程，通常10°C的溫度變化就會(huì)導(dǎo)致傳感器信號(hào)輸出加倍。薄膜氧氣傳感器要求溫度的相對(duì)穩(wěn)定，因而許多氧氣傳感器產(chǎn)品帶有內(nèi)置熱敏電阻?；钚?xún)?chǔ)備設(shè)計(jì)任何電化學(xué)傳感器時(shí)都應(yīng)通過(guò)柵板(薄膜或細(xì)孔)來(lái)限制氣體通過(guò)速率，而其它各階段速率都明顯的快得多。所以，為保證電化學(xué)反應(yīng)速度，必須使用具有高催化活性的電極材料。所有氧氣傳感器都使用高活性電極，使傳感器具有高活性?xún)?chǔ)備，保證了傳感器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和低漂移性。

制藥、化工行業(yè)95%以上都是酸性條件（環(huán)境），傳統(tǒng)的傳感器的氧氣傳感器都是堿性傳感器，堿性電解質(zhì)在酸性條件下不僅要參與氧氣的反應(yīng)，還要參與酸堿中和，加速傳感器的消耗，甚至產(chǎn)生電解反應(yīng)，導(dǎo)致傳感器爆炸、漏液等。

Safem    南京賽弗美科技氧氣傳感器組件抗酸能力強(qiáng)，在酸性條件下不參與酸堿反應(yīng)，很大程度上增加傳感器的使用壽命。內(nèi)置獨(dú)立芯片，標(biāo)定數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)于組件內(nèi)（等同于1臺(tái)不帶顯示的變送器），滿(mǎn)足危險(xiǎn)區(qū)域非現(xiàn)場(chǎng)操作，即插即用。

一、電化學(xué)氧氣傳感器(賽弗美新型傳感器)描述:

氧氣傳感器主要用于測(cè)量環(huán)境中氧氣氣體濃度，根據(jù)測(cè)量范圍的不同和工作壽命的長(zhǎng)短。

二、電化學(xué)氧氣傳感器應(yīng)用范圍:氧氣傳感器應(yīng)用廣泛，在鋼鐵，石油化工，醫(yī)療等都大量使用。

三、四、電化學(xué)氧氣傳感器典型應(yīng)用：JN10/JN20氧氣報(bào)警器，SFM-CT-200/SFM-CT-100W/SFM-CT-300W等氣氛分析儀！